作为被全人类寄予厚望的未来能源方式，可控核聚变技术利用太阳燃烧的原理来释放热量，又被称作“人造太阳”。如今，现实世界的人造太阳项目又迈进了重要一步。

据中核集团核工业西南物理研究院消息，全球最大“人造太阳”核心部件研制取得重大进展，国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁完成首件制造，其核心指标显著优于设计要求，具备了批量制造条件。这标志着中国全面突破“ITER增强热负荷第一壁”关键技术，实现该项核心科技持续领跑。

中核集团核工业西南物理研究院为ITER增强热负荷第一壁全尺寸原型件研制的承接方，该团队在成功批量制备增强热负荷手指部件后，与贵州航天新力科技有限公司合作，成功完成部件的焊接装配。

据了解，ITER是国际核聚变研究和巨型工程，由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国七方共同参与建造，建成后将成为世界上首个可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，其体积是目前运行的最大托卡马克装置的两倍，其等离子体反应室容积也是其10倍。

根据ITER计划此前发表的公报，通过对项目进展的评估，该托卡马克装置有望在2025年首次开机产生第一炮等离子体，这也是ITER数十年运行计划的第一步。而氘氚聚变实验预计于2035年开始。

其实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用聚变能。可以预见的，ITER计划一旦成功，人类终极能源解决方案将诞生，世界能源格局将发生巨大改变。

作为参与ITER计划的七方成员之一，我国在该项目中扮演着重要角色。

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人造太阳是什么？

人造太阳是指国际热核聚变实验堆（ITER），它由中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯、美国共同参与建造，参与方覆盖了全球主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖人口接近全球一半。ITER计划是全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一。

国际热核聚变实验堆装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托卡马克，因与太阳发光发热有着相同的原理（核聚变）而被称为“人造太阳”。

与当前核电站发电使用的核裂变技术不同，核聚变产生的能量巨大，理论上只需要几克反应物，就可以产生一万亿焦耳的能量，这大约是发达国家的一个人在60年内所需要的全部能量。除此之外，核聚变还具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料、原料丰富易得等优点，被视为人类未来能源的主导形式之一。

自从核聚变走进人类视野，科学家就未曾放弃对可控核聚变的追求。经过一系列尝试后，人们意识到这种复杂的研究只能依赖于共同协作来完成。在1958年于瑞士日内瓦举行的第二届“联合国和平利用原子能国际会议”上，科学家们向世界公布了核聚变研究。ITER计划倡议则在几十年后的1985年提出。中国于2003年参与国际协商，并于2006年与其他几方一起草签了ITER计划协定。

那么，“人造太阳”有哪些特点呢？

（1）无实物接触

人造太阳是一个环形真空场。各种带电粒子被其中的磁电等场力约束，没有没有任何实物可以直接与其接触。远远望去，确实非常像一个“人工太阳”。

（2）高温

“人造太阳”需要一亿度以上的温度，才能使氘、氚混合气体发生聚变。这种高温下想要约束这些等离子体并实现可控，是非困难的事情。而高温是目前人类实现聚变必不可少的前提条件。

（3）清洁

核聚变不仅原料取之不尽，用之不竭。而且聚变过程产生的辐射很少，放射的时间短。即便是发生了意外，只要破坏了发电室，聚变就结束了。远远比裂变安全，是真正的清洁能源。

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人造太阳与真太阳有何区别？

“人造太阳”并不等于小太阳。其实，两者还是有非常大的区别的。严格的角度来说，“人造太阳”是模仿了太阳的聚变反应，但调整了反应配方，其实比真正的太阳更合理，更高效。其区别主要分为如下几个方面。

（1）功率不同

太阳的体积非常之巨大，如果“人造太阳”的功率等同于太阳，那恐怕地球都放不下。所以，科学家在制造“人造太阳”时，并没有完成参考太阳的标准，反而是尽量减小体积，增加功率。

（2）反应物效率不同

在太阳核心，氢元素主要是以单质子的氕的形式存在。这种反应物导致太阳核心的聚变效率很低。如果模仿这种方式的聚变，“人造太阳”就会失去基本的应用前景。因此科学家使用氘、氚混合气体完成聚变，大幅度地提高了聚变效率。

（3）温度不同

“人造太阳”的核心聚变材料与太阳不同，进而也使两者的温度产生了天差地别。而“人造太阳”的温度远远高于太阳，达到了恐怖的一亿摄氏度。这是更高效率聚变所带来的新增条件。但也使得“人造太阳”的聚变更加合理，效率更加高。

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ITER增强热负荷第一壁

参与ITER计划以来，我国积极推进相关技术研究。西南物理研究院作为ITER计划的重要技术支撑单位，承担了大部分涉核部件的研制任务。11月22日，西南物理研究院发布消息称国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁完成首件制造，其核心指标显著优于设计要求，具备了批量制造条件。

ITER增强热负荷第一壁是直面反应堆芯部上亿度高温等离子体的容器壁的第一层，是装置最关键的堆芯部件。它需要在上亿甚至几亿摄氏度的高温辐射下不融化且保持性能，研发难度可想而知。

西南物理研究院通过与贵州航天新力科技有限公司的合作，在高温、限电、疫情等艰难条件下，成功完成增强热负荷手指部件的焊接装配，成为全球第一家完成ITER增强热负荷第一壁制造的企业。

核工业西南物理研究院研发团队负责人谌继明认为，由我国团队领先国际完成首件制造，再次为ITER关键部件的研发取得实质性工程突破，也标志着我国郑重履行了国际承诺。

科技部中国国际核聚变能源计划执行中心主任罗德隆表示，我国第一壁团队多年来做了大量研发工作，自主掌握了工艺原理，并在制作技术上不断地创新突破，终于拿出了远超设计指标的全尺寸原型件产品，为ITER工程提供了重要的“中国智慧”和“中国方案”。

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人造太阳的中国力量

在人造太阳的技术研究上，我国拥有一批重大原创成果，在部分领域一直走在世界前列。

2006年由中国自行设计、研制的世界上第一个全超导托卡马克EAST（原名HT-7U）核聚变实验装置成果完成首次工程调制，2007年3月通过国家验收。

2008年11月12日，中科院合肥物质科学研究院宣布全超导托卡马克大科学装置EAST近期实现1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件。

2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电。

2021年12月30日，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，创造了当时世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间纪录。

2022年10月19日，中国新一代“人造太阳”科学研究取得突破性进展，HL-2M等离子体电流突破100万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。

2022年11月22日，中核集团核工业西南物理研究院完成国际热核聚变实验堆（ITER）增强热负荷第一壁首件制造。

未来，中国力量还会在核聚变领域持续发光发热，为解决永续的清洁能源难题贡献中国智慧！

文章来源： 蜂耘网，漫说蓝星，科创板日报